JP4195460B2

JP4195460B2 - Ink delivery system

Info

Publication number: JP4195460B2
Application number: JP2005189435A
Authority: JP
Inventors: サリムセナルト; ナラニングラムモエルティヨーソナディア; シンウォンプイ
Original assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 2004-06-30
Filing date: 2005-06-29
Publication date: 2008-12-10
Anticipated expiration: 2025-06-29
Also published as: EP1612050B1; US7182443B2; EP1612050A1; DE602005025566D1; JP2006015748A; US20060001706A1

Description

本発明は、インク送出に関する。より詳細には、本発明は、インク送出システム、インク送出システムを含むプリンタ、およびインク送出システム用の構成要素に関する。 The present invention relates to ink delivery. More particularly, the present invention relates to ink delivery systems, printers including ink delivery systems, and components for ink delivery systems.

あるインクジェットプリンタは、使い捨てでないプリントヘッドを使用し、プリントヘッドは、使い捨てインク供給源からインクを供給される。インクは、ポンプ機構によって、インク供給源からプリンタのプリントヘッド（複数可）へ送出される。 Some inkjet printers use non-disposable print heads that are supplied with ink from a disposable ink supply. Ink is delivered from the ink supply to the print head (s) of the printer by a pump mechanism.

ポンプ機構の使用は、プリンタの設計に対して一定の制約を与える。ポンプ機構は、インク供給源からインクを取り出し、インクをプリントヘッドへ供給する機械的構成要素を必要とする。これらの機械的構成要素は、部品数、部品コスト、およびプリンタの組み立て時間の一因となる。機械的構成要素は、プリンタの製造のためのロジスティクスを増大させる。 The use of a pump mechanism places certain constraints on the printer design. The pump mechanism requires mechanical components that remove ink from the ink supply and supply the ink to the printhead. These mechanical components contribute to part count, part cost, and printer assembly time. Mechanical components increase the logistics for printer manufacturing.

さらに、プリンタが複数のプリントヘッドを有する場合には、プリントヘッドのそれぞれに供給するために、複数のポンプ機構が設けられる。これは、プリンタの複雑さを増加させる。さらに、複数のポンプ機構を収容するために、プリンタの占有面積が大きくなる。 Further, when the printer has a plurality of print heads, a plurality of pump mechanisms are provided to supply each of the print heads. This increases the complexity of the printer. Furthermore, since the plurality of pump mechanisms are accommodated, the area occupied by the printer is increased.

ポンプ機構はまた、プリンタの騒音の一因になり、プリンタの騒音をさらに増加させる消耗を受け易く、定期的な保守を必要とする。 The pump mechanism also contributes to printer noise, is subject to exhaustion that further increases printer noise, and requires regular maintenance.

インク送出システムは、第１容器を備える。第２容器は、少なくとも一部は柔軟性があり、プリンタのプリントヘッドに供給されるインクを収容する。第２容器は、第１容器内に収容され、第１容器の外部からアクセス可能であるように配置される流出口を画成する。推進物質は、第１容器の内面と第２容器の外面の間に挿入され、第２容器の流出口を通してインクの放出をオンデマンドで行う。 The ink delivery system includes a first container. The second container is at least partially flexible and contains the ink supplied to the print head of the printer. The second container defines an outlet that is housed within the first container and arranged to be accessible from the outside of the first container. The propellant is inserted between the inner surface of the first container and the outer surface of the second container, and discharges ink on demand through the outlet of the second container.

図面の図１では、参照数字１００はインク送出システム全体を示す。インク送出システム１００は、上部部材１０４によって閉じられる缶１０２の形態をした第１の剛性容器を有する。袋１０６の形態をした第２の柔軟性のある容器は、容器１０２の内部１０８に収容される。袋１０６は多量のインク１１０を含む。 In FIG. 1 of the drawings, reference numeral 100 indicates the entire ink delivery system. The ink delivery system 100 has a first rigid container in the form of a can 102 that is closed by a top member 104. A second flexible container in the form of a bag 106 is received in the interior 108 of the container 102. The bag 106 contains a large amount of ink 110.

容器１０２の内部１０８は、容器１０２の内部１０８に配置され、かつ、容器１０２と１０６の間に挿入された推進物質１１２によって加圧下に維持される。 The interior 108 of the container 102 is maintained under pressure by a propellant 112 disposed within the interior 108 of the container 102 and inserted between the containers 102 and 106.

インク送出システム１００は、以下でさらに詳細に述べるように、所定の圧力で、プリントヘッドにインク１１０を供給する。袋１０６内でインク１１０に対して維持される実際の圧力は、インク送出システム１００と共に使用されるプリントヘッド、および、プリントヘッドのノズルからのインク流量によって決まる。 Ink delivery system 100 supplies ink 110 to the printhead at a predetermined pressure, as described in more detail below. The actual pressure maintained against the ink 110 in the bag 106 depends on the print head used with the ink delivery system 100 and the ink flow rate from the print head nozzles.

インク流量は通常、約４〜８ｃｃ／分の範囲内であり、より詳細には、約６ｃｃ／分である。この吐出流量を維持するために、推進物質１１２がインク１１０に対して加える必要があるゲージ圧力は、約０．０５ａｔｍ〜０．７５ａｔｍの範囲にあり、より詳細には、約０．０６ａｔｍ〜０．６６ａｔｍの範囲にある。 The ink flow rate is typically in the range of about 4-8 cc / min, and more specifically about 6 cc / min. The gauge pressure that the propellant 112 needs to apply to the ink 110 to maintain this discharge flow rate is in the range of about 0.05 atm to 0.75 atm, and more specifically about 0.06 atm to 0. It is in the range of .66 atm.

この低圧を提供するために、適した推進物質１１２は圧縮ガスであり、より詳細には、圧縮窒素である。圧縮ガスは、広い温度範囲にわたって安定した圧力を与える。 In order to provide this low pressure, a suitable propellant 112 is a compressed gas, and more particularly compressed nitrogen. The compressed gas provides a stable pressure over a wide temperature range.

インク１１０に対して必要とされる圧力を提供しながら、缶１０２のサイズを減らすために、使用時に、制御デバイスまたは圧力調整器１１４が、袋１０６の流出口１１６に接続される。圧力調整器１１４は、プリンタ３００（図３）に取り付けられ、缶１０２の流出口１１６に接続される。 In use, a control device or pressure regulator 114 is connected to the outlet 116 of the bag 106 in use to reduce the size of the can 102 while providing the required pressure to the ink 110. The pressure regulator 114 is attached to the printer 300 (FIG. 3) and connected to the outlet 116 of the can 102.

適切な圧力調整器１１４を使用することによって、缶１０２のサイズは、約１２ｃｍの高さと、約３ｃｍ〜４ｃｍの範囲、通常、約３．２５ｃｍ〜３．７５ｃｍの範囲、最適には、約３．３４ｃｍの直径を有するものに縮小される。 By using a suitable pressure regulator 114, the size of the can 102 is about 12 cm high and in the range of about 3 cm to 4 cm, typically in the range of about 3.25 cm to 3.75 cm, optimally about 3 cm. Reduced to one with a diameter of 34 cm.

ここで、図面の図２を参照すると、インク供給配置構成２００が示される。インク供給配置構成２００は、プリンタ３００のプリントヘッド２０２にインクを給送するインク送出システム１００を含む。インクは、圧力調整器１１４の出口開口に取り付けられた導管２０４を介してプリントヘッド２０２に供給される。 Referring now to FIG. 2 of the drawings, an ink supply arrangement 200 is shown. The ink supply arrangement 200 includes an ink delivery system 100 that delivers ink to the print head 202 of the printer 300. Ink is supplied to the printhead 202 via a conduit 204 attached to the outlet opening of the pressure regulator 114.

インク送出システム１００を使用することの利点は、缶１０２を、任意所望の向きに配置することができることである。キャニスタ１０２を垂直に配置する必要はない。結果として、また、ここで、図面の図３を参照すると、複数のキャニスタ１０２を、プリンタ３００の任意所望の場所に配置することができる。そのため、缶１０２は、プリンタの前面３０２に、３０４で示すプリンタ３００の上面に、かつ／または、プリンタ３００の側面３０６に配置することができる。これらは、缶１０２が配置される場合の例に過ぎず、プリンタ３００の任意の適した場所を使用して、缶１０２を収容することができることが強調される。 An advantage of using the ink delivery system 100 is that the can 102 can be placed in any desired orientation. The canister 102 need not be arranged vertically. As a result, and now with reference to FIG. 3 of the drawings, a plurality of canisters 102 can be placed at any desired location in the printer 300. As such, the can 102 can be placed on the front surface 302 of the printer, on the top surface of the printer 300, indicated at 304, and / or on the side surface 306 of the printer 300. It is emphasized that these are only examples where the can 102 is placed and that any suitable location of the printer 300 can be used to accommodate the can 102.

缶１０２のサイズが小さいため、缶１０２を、たとえば、図面の図３に示す向きに配置することによって、プリンタ３００の占有面積および高さを最小にすることができることが理解されるであろう。その結果、プリントヘッド２０２にインクを供給するためのポンプ機構を使用するプリンタよりもコンパクトなプリンタ３００を開発することができる。 It will be appreciated that because the size of the can 102 is small, the footprint and height of the printer 300 can be minimized, for example, by placing the can 102 in the orientation shown in FIG. 3 of the drawings. As a result, a printer 300 that is more compact than a printer that uses a pump mechanism for supplying ink to the print head 202 can be developed.

ここで、図面の図４Ａ〜図４Ｃを参照すると、圧力調整器１１４がより詳細に述べられる。圧力調整器１１４は、流路画成部材としてのシリンダ４００を備える。シリンダ４００は、第１の部分４０２および取り外し可能な第２の部分４０４を有する。シリンダ４００は流路４０６を画成する。流路４０６は、流路４０６の上流端に配置された入口開口４０８および流路４０６の下流端に配置された出口開口４１０を有する。 4A-4C of the drawings, the pressure regulator 114 will now be described in more detail. The pressure regulator 114 includes a cylinder 400 as a flow path defining member. The cylinder 400 has a first portion 402 and a removable second portion 404. The cylinder 400 defines a flow path 406. The flow path 406 has an inlet opening 408 disposed at the upstream end of the flow path 406 and an outlet opening 410 disposed at the downstream end of the flow path 406.

入口開口４０８は、シリンダ４００に対して同心円状に配置された円筒部分４１２によって画成される。円筒部分４１２は、ボス４１４の周りに配置されて、ほぼ環状断面の入口開口４０８が画成される。 The inlet opening 408 is defined by a cylindrical portion 412 disposed concentrically with respect to the cylinder 400. Cylindrical portion 412 is disposed about boss 414 and defines a generally annular cross-sectional inlet opening 408.

円筒部分４１２は、流路４０６内に突き出て、ボス４１４と共に、シート画成構造４１６を画成する。 The cylindrical portion 412 protrudes into the channel 406 and, together with the boss 414, defines a sheet defining structure 416.

プランジャ４１８の形態の流量制御部材は、流路４０６内に変位可能に配置される。プランジャ４１８は、プランジャ４１８の上流端がシート画成構造４１６に着座し、入口開口４０８を閉じる図面の図４Ａに示す第１位置と、プランジャ４１８の上流端が、ボス４１４から離れ、矢印４２２に示すように、インクが、プランジャ４１８の貫通ボア４２０内に流れるのを可能にする図面の図４Ｂに示す第２位置の間で変位可能である。 A flow control member in the form of a plunger 418 is displaceably disposed in the flow path 406. The plunger 418 has a first position shown in FIG. 4A in which the upstream end of the plunger 418 is seated on the sheet defining structure 416 and closes the inlet opening 408, and the upstream end of the plunger 418 is separated from the boss 414, and is indicated by an arrow 422. As shown, the ink can be displaced between a second position shown in FIG. 4B of the drawing that allows ink to flow into the through bore 420 of the plunger 418.

第１のＯリングシール４２４は、プランジャ４１８の上流端に近接して配置される。プランジャ４１８がその第１位置にある時、シール４２４は、円筒部分４１２の内面に対してシールし、インクが流路４０６内に進入するのを止める。第２のワイパータイプのシール４２６は、プランジャ４１８の下流端に近接して配置される。シール４２６は、シリンダ４００の壁の内面に対してシールして、シール４２６の下流に低圧領域４２８を生成するのに役立つ。この低圧領域４２８は、出口開口４１０を通ってインクが流出することによって生ずる。 The first O-ring seal 424 is disposed proximate to the upstream end of the plunger 418. When plunger 418 is in its first position, seal 424 seals against the inner surface of cylindrical portion 412 and stops ink from entering flow channel 406. A second wiper type seal 426 is disposed proximate the downstream end of the plunger 418. The seal 426 serves to seal against the inner surface of the cylinder 400 wall and create a low pressure region 428 downstream of the seal 426. This low pressure region 428 is caused by the outflow of ink through the outlet opening 410.

圧力調整器１１４は、コイルバネ４３０の形態の調整要素を含む。コイルバネ４３０は、プランジャ４１８の周りで同心円状に配置される。コイルバネ４３０は、圧力調整器１１４の所望の出力圧に対応する弾性力を有するように選択され、プランジャ４１８がシート画成構造４１６のボス４１４から今にも持ち上がろうとする平衡状態にプランジャ４１８を維持するように配置される。 The pressure regulator 114 includes an adjustment element in the form of a coil spring 430. The coil spring 430 is disposed concentrically around the plunger 418. The coil spring 430 is selected to have an elastic force corresponding to the desired output pressure of the pressure regulator 114 to maintain the plunger 418 in an equilibrium state where the plunger 418 is about to lift from the boss 414 of the sheet defining structure 416. To be arranged.

そのため、使用時、インク送出システム１００の流出口１１６は、圧力調整器のシリンダ４００の円筒部分４１２に接続される。インク送出システム１００の袋１０６からのインク１１０は、オンデマンドで、圧力調整器１１４を介して導管２０４を通ってプリントヘッド２０２へ供給される。より詳細には、インクをプリントヘッド２０２へ送出することが必要である時、圧力調整器１１４の出口開口４１０を通って取り出されるインクは、プランジャ４１８を、図面の図４Ａに示す位置から、図面の図４Ｂに示す位置まで移動させる傾向がある。これによって、インクは、プランジャ４１８のボア４２０を通り、出口開口４１０を通って出て、プリントヘッド２０２へ流れる。 Thus, in use, the outlet 116 of the ink delivery system 100 is connected to the cylindrical portion 412 of the pressure regulator cylinder 400. Ink 110 from the bag 106 of the ink delivery system 100 is supplied on demand to the printhead 202 through the conduit 204 via the pressure regulator 114. More particularly, when ink needs to be delivered to the printhead 202, ink removed through the outlet opening 410 of the pressure regulator 114 causes the plunger 418 to move from the position shown in FIG. 4A of the drawing. There is a tendency to move to the position shown in FIG. This causes ink to flow through the bore 420 of the plunger 418, exit through the outlet opening 410, and flow to the printhead 202.

プリントヘッド２０２による印刷が終了すると、プリントヘッド２０２へのインク供給が止まる。シリンダ４００の領域４２８での圧力の増加によって、プランジャ４１８は、第１位置へ戻るように駆動され、圧力調整器１１４の出口開口４１０を通るインク供給を閉じる。 When printing by the print head 202 is completed, ink supply to the print head 202 is stopped. By increasing the pressure in region 428 of cylinder 400, plunger 418 is driven back to the first position, closing the ink supply through outlet opening 410 of pressure regulator 114.

したがって、可動部品を持たず、結果として、プリンタ３００内の騒音の増加を引き起こさないインク送出システム１００が提供されることが本発明の利点である。可動部品が無いため、インク送出システム１００は、消耗を受けにくく、騒音の低減にさらに寄与する。インク送出システム１００における推進物質１１２の使用は、キャニスタ１０２を、プリンタ３００内で、または、プリンタ３００上で、任意の向きに配置することができることを意味する。 Accordingly, it is an advantage of the present invention that an ink delivery system 100 is provided that has no moving parts and, as a result, does not cause an increase in noise within the printer 300. Since there are no moving parts, the ink delivery system 100 is less susceptible to wear and further contributes to noise reduction. The use of the propellant 112 in the ink delivery system 100 means that the canister 102 can be placed in any orientation within or on the printer 300.

少数の部品によって部品コストが低く、それに対応して組み立てコストが低いインク送出システム１００が提供されることが本発明の別の利点である。先に示したように、キャニスタ１０２を、連続した線形配置にすることは必要ではなく、それによって、より小型で、よりコンパクトなプリンタ３００を設計することが可能になる。缶１０２を、任意の向きに設置することができ、同様に、プリンタ３００の高さを実質的に増すことなく、プリンタ３００の上部に設置することができる。 It is another advantage of the present invention that an ink delivery system 100 is provided with a reduced number of parts and correspondingly lower assembly costs. As indicated above, it is not necessary for the canisters 102 to be in a continuous linear arrangement, which allows a smaller and more compact printer 300 to be designed. The can 102 can be installed in any orientation, and can similarly be installed on top of the printer 300 without substantially increasing the height of the printer 300.

さらに、缶１０２は、長期保存性を有し、細菌または埃による汚染を受けにくい。内容物は、気化せず、結果として、缶１０２の性能特性は、缶１０２の寿命にわたって変わらないはずである。 Further, the can 102 has long-term storage and is not easily contaminated with bacteria or dust. The contents do not vaporize, and as a result, the performance characteristics of the can 102 should not change over the life of the can 102.

最小の可動部品を有する圧力調整器１１４の使用によって、空間が非常に貴重であるインクジェットプリンタ用途に適する小型デバイスがもたらされる。圧力調整器１１４の使用によって、同様に、缶１０２が、内容物をより高い圧力に保つことが可能になり、より小型の缶１０２がもたらされる。先に示したように、これは、プリンタ３００の全体のサイズを決める時に有利である。 The use of a pressure regulator 114 with minimal moving parts provides a small device suitable for inkjet printer applications where space is at a premium. Use of the pressure regulator 114 similarly allows the can 102 to keep the contents at a higher pressure, resulting in a smaller can 102. As indicated above, this is advantageous when determining the overall size of the printer 300.

大まかに述べた本発明の精神または範囲から逸脱することなく、多くの変形および／または変更を、特定の実施形態に示される本発明に行ってもよいことを当業者は理解するであろう。したがって、本実施形態は、あらゆる点で、例示であって、制限ではないと考えられるべきである。 Those skilled in the art will appreciate that many variations and / or modifications may be made to the invention shown in the specific embodiments without departing from the spirit or scope of the invention as outlined. Therefore, this embodiment should be considered in all respects as illustrative and not restrictive.

本発明の一実施形態によるインク送出システムの側断面略図である。2 is a schematic cross-sectional side view of an ink delivery system according to an embodiment of the present invention. プリントヘッドに接続されるインク送出システムの略図である。1 is a schematic diagram of an ink delivery system connected to a printhead. インク送出システムを組み込んだ、本発明の一実施形態によるプリンタの平面略図である。1 is a schematic plan view of a printer according to an embodiment of the present invention incorporating an ink delivery system. 閉じた状態のインク送出システムの、本発明の一実施形態による構成要素の側断面図である。2 is a side cross-sectional view of components of an ink delivery system in a closed state according to one embodiment of the present invention. FIG. 開いた状態の構成要素の側断面図である。It is a sectional side view of the component of an open state. 構成要素の分解図である。It is an exploded view of a component.

Explanation of symbols

１００インク送出システム
１０２缶
１０４上部部材
１０６袋
１０８容器の内部
１１０インク
１１２推進物質
１１４圧力調整器
１１６流出口
２００インク供給配置構成
２０２プリントヘッド
２０４導管
３００プリンタ
３０２プリンタの前面
３０４プリンタの上面
３０６プリンタの側面
４００シリンダ
４０２第１の部分
４０４第２の部分
４０６流路
４０８入口開口
４１０出口開口
４１２円筒部分
４１４ボス
４１６シート画成構造
４１８プランジャ
４２０貫通ボア
４２２矢印
４２４第１のＯリングシール
４２６第２のワイパータイプのシール
４２８低圧領域
４３０コイルバネ 100 Ink delivery system 102 Can 104 Top member 106 Bag 108 Container interior 110 Ink 112 Propellant 114 Pressure regulator 116 Outlet 200 Ink supply arrangement 202 Print head 204 Conduit 300 Printer 302 Printer front 304 Printer top 306 Printer top Side 400 Cylinder 402 First part 404 Second part 406 Flow path 408 Inlet opening 410 Outlet opening 412 Cylindrical part 414 Boss 416 Sheet defining structure 418 Plunger 420 Through-bore 422 Arrow 424 First O-ring seal 426 Second Wiper type seal 428 Low pressure region 430 Coil spring

Claims

A first container;
  A flexible second container for containing ink to be supplied to a printer head of a printer, having a flow outlet disposed in the first container and arranged to be accessible from the outside of the first container; ,
  A compressed gas which is inserted between the inner surface of the first container and the outer surface of the second container and discharges the ink on demand through the outlet of the second container;
  A pressure regulator in fluid communication with the outlet of the second container;
  The pressure regulator is
  (I) a flow path defining member that defines a flow path having an inlet opening and an outlet opening;
  (Ii) a plunger disposed in the flow path, having a bore extending through the plunger, the first position where the inlet opening of the flow path is closed, and the inlet opening is opened; A plunger that is displaceable between a second position that allows the flow of gas to exit through the bore and through the outlet opening of the flow path;
  (Iii) an ink delivery system comprising: a coil spring disposed around the plunger and set to maintain a predetermined pressure of ink discharged from the outlet opening.

The flow path defining member includes a sheet defining structure disposed at the inlet opening of the flow path, and the plunger cooperates with the sheet defining structure when in the first position to move the plunger. The ink delivery system of claim 1, wherein the ink flow through the bore is stopped.

The pressure regulator comprises a first seal at an upstream end of the plunger that cooperates with the sheet defining structure to close the inlet opening of the flow path when the plunger is in a first position; A second seal disposed proximate to the downstream end of the plunger and cooperating with an inner wall of the flow path defining member to create a pressure drop region at the outlet opening of the flow path; The ink delivery system according to claim 2.

At least one printer head;
  A flexible second container that defines a first container and an outlet that contains ink, is contained in the first container, and is arranged to be accessible from the outside of the first container; A compressed gas that is inserted between the inner surface of the first container and the outer surface of the second container, and that discharges the ink to the at least one printer head through an outlet of the second container on demand. An ink delivery system comprising:
  A pressure regulator, and
  The pressure regulator is
  (I) defining a flow path having an inlet opening and an outlet opening, wherein the inlet opening is in fluid communication with the outlet of the second container, and the outlet opening is a stream in fluid communication with the at least one printer head. A road component,
  (Ii) a plunger disposed in the flow path, having a bore extending through the plunger, the first position where the inlet opening of the flow path is closed, and the inlet opening is opened; A plunger that is displaceable between a second position that allows the flow of gas to exit through the bore and through the outlet opening of the flow path;
  (Iii) A printer comprising: a coil spring disposed around the plunger and set to maintain a predetermined pressure of ink discharged from the outlet opening.

The flow path defining member is disposed at the inlet opening of the flow path such that when the plunger is in the first position, the plunger cooperates to stop the flow of ink through the bore of the plunger. With a defined sheet structure
The pressure regulator further includes a first seal and a second seal, and the first seal closes the inlet opening of the flow path when the plunger is in the first position. The flow path defining member is provided in proximity to the forming structure, and the second seal is disposed in proximity to the downstream end of the plunger to generate a pressure drop region at the outlet opening of the flow path. The printer according to claim 4, wherein the printer cooperates with an inner wall of the printer.